Исследования с пузырьковыми камерами

В 50-60-е годы важным инструментом наблюдения взаимодействия частиц были трековые пузырьковые камеры. Они имели ряд замечательных достоинств: возможность заполнения камеры разнообразными сжиженными газами (водород, пропан, ксенон и др.), которые служили мишенью и одновременно чувствительной средой, большой объём регистрации частиц – до нескольких м³, высокую точность измерения координат точек на треках (следах частиц) -200 мкм, и др. В период 1955–1970 гг. в Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ (ЛВЭ) было создано несколько газовых и пузырьковых камер. Самая большая из них – жидководородная пузырьковая камера длиной 2 м. Вот только некоторые результаты, полученные на пузырьковых камерах при облучении их частицами, ускоренными на СФ до энергии 3-10 ГэВ, а в дальнейшем и на ускорителе У-70 при энергии протонов 70 ГэВ и пионов 40 ГэВ:

– обнаружена инерция барионного заряда: в событиях рр взаимодействия угловое распределение барионов в системе центра масс резко анизотропно.

В рр взаимодействии барионы образуют два конуса, направленные вперёд и назад вдоль оси пучка частиц, падающих на мишень. Эти частицы были названы лидирующими, так как значения их импульсов заметно превышает среднее значение импульса частиц в данном событии. Для конусов вперёд-назад введено понятие области фрагментации мишени и пучка. Остальная часть события названа областью пионизации. Позже её стали также называть центральной областью;

– измерены импульсные корреляции частиц; определены пространственно-временные размеры области взаимодействия. Эта техника, впервые разработанная в ЛВЭ, теперь широко применяется и называется фемтометрией. Она позволяет характеризовать различные модели множественного рождения частиц;

– получен обширный материал по ядро-ядерным взаимодействиям: dC, СС, CTI и др. На рис. 2 показано характерное событие столкновения ядер, наблюдаемое в пропановой камере. Видны несколько десятков вторичных частиц. Они возникли в результате расширения и распада (взрыва) высоковозбуждённой ядерной материи, т. н. файербола – огненного шара. Он образовался при столкновении ядра пучка с ядром мишени. Анализ энергетического и углового распределения частиц позволяет определить параметры файербола – плотность энергии в нём (температуру), размер, время жизни и др. Эти данные, полученные в 70-х годах, сохраняют актуальность и служат для развития теоретических моделей поведения ядерной материи в экстремальных условиях;

– впервые в 1960 г. наблюдено событие образования антигиперона ?^-.

Интересно отметить, что при этом наблюдаются четыре странные частицы. Это первое экспериментальное свидетельство множественного рождения странных частиц.

Рис. 2. Характерное событие столкновения ядра углерода (С) с энергией 4,5 ГэВ/нуклон с ядром тантала (Tl). Снимок сделан в пропановой камере длиной 2 м с Tl пластинами в качестве мишени